2022年江西农业大学软件工程专业《操作系统》科目期末试卷A(有答案)

2022年江西农业大学软件工程专业《操作系统》科目期末试卷A（有
答案）
一、选择题
1、下列关于操作系统的论述中，正确的是（）。

A.对于批处理作业，必须提供相应的作业控制信息
B.对于分时系统，不一定全部提供人机交互功能
C.从响应角度看，分时系统与实时系统的要求相似
D.在采用分时操作系统的计算机系统中，用户可以独占计算机操作系统中的文件系统
2、用户程序在口态下使用特权指令引起的中断属于（）。

A.硬件故障中断
B.程序中断
C.外部中断
D.访管中断
3、要实现两个进程互斥，设一个互斥信号量mutex.当mutex为0时，表示（）。

A.没有进程进入临界区
B.有一个进程进入临界区
C.有一个进程进入临界区，另外一个进程在等候
D.两个进程都进入临界区
4、若一个用户进程通过read系统调用读取一个磁盘文件中的数据，则下列关于此过程的叙述中，正确的是（）。

I.若该文件的数据不在内存中，则该进程进入睡眠等待状态
II.请求rcad系统调用会导致CPU从用户态切换到核心态
III.read系统调用的参数应包含文件的名称
A.仅I、II
B. 仅I、III
C.仅II、III
D. I、II和III
5、有两个并发执行的进程P1和P2，共享初值为1的变量x。

P1对x加1，P2对x减1。

加1操作和减1操作的指令序列分别如下所示：
//加1操作
load R1，x ① //取x到寄存器R1中
inc R1 ②
store x, R1:③ //将R1的内容存入x
//减1操作
load R2，x ① //取x到寄存器R1中
inc R2 ②
store x, R2:③ //将R1的内容存入x
两个操作完成后，x的值（）。

A.可能为-1或3
B.只能为1
C.可能为0，1或2
D.可能为-1，0，1或2
6、某进程访问页面的序列如下所示。

若工作集的窗口大小为6，则在t时刻的工作集为（）。

A.（6，0，3，2）
B. （2，3，0，4）
C.（0，4，3，2，9）
D.（4，5，6，0，3，2）
7、
在采用SPOOLing技术的系统中，用户暂时未能打印的数据首先会被送到（）存储起来。

A.磁盘固定区域
B.内存固定区域
C.终端
D.打印机
8、如果当前读写磁头正在53号柱面上执行操作，依次有4个等待访问的请求，柱面号，依次为98，37，124，65，当采用（）算法时，下一次磁头才可能到达37号柱面。

A.先来先服务
B.最短寻道时间优先
C.电梯调度（初始磁头移动方向向着小磁道方向）
D.循环扫描（磁头移动方向向着大磁道方向）
9、在文件的索引节点中存放直接索引指针10个，一级和：级索引指针各1个。

磁盘块
大小为IKB，每个索引指针占4B。

若某文件的索引节点已在内存中，则把该文件偏移量（按字节编址）为1234 和307400处所在的磁盘块读入内存，需访问的磁盘块个数分别
是（）。

A.1.2
B.1.3
C.2.3
D.2.4
10、适合多道程序运行的存储管理中，存储保护是为了（）
A.防止一个作业占用同个分区
B.防止非法访问磁盘文件
C.防止非法访问磁带文件
D.防止各道作业相互干扰
11、下面有关外层页表的叙述中错误的是（）。

A.反映在磁盘上页面存放的物理位置
B.外层页表是指页表的页表
C.为不连续（离散）分配的页表再建立一个页表
D.若有了外层页表，则需要一个外层页表寄存器就能实现地址变换
12、假定有个请求分页存储管理系统，测得系统各相关设备的利用率为：CPU为10%，
磁盘交换区为99.7%：其他1/O设备为5%。

试问：下面（）措施可能改进CPU的利用率？
I.增大内存的容量II.增人磁盘交换区的容量III.减少多道程序的度数IV.增加多道程序的度数V.使用更快速的磁盘交换区VI.使用更快速的CPU
A.I、II、III、IV
B.I、II
C.II、III、V
D. II、VI
二、填空题
13、批处理操作系统中，操作员根据作业需要把一批作业的有关信息输入计算机系统，操作系统选择作业并根据作业控制__________的要求自动控制作业的执行。

14、文件的目录由若干目录项组成，每个目录项中除了指出文件的名字和__________存取的物理地址外，还可包含如何__________和文件__________的信息。

15、现代计算机中主存储器都是以__________为单位进行编址。

16、UNIX的shell有两层含义，一是指由shell命令组成的Shell命令__________；二是指该命令的__________。

17、把存储介质上连续信息所组成的一个区域称为__________；为管理方便，经常将存储介质的__________物理单位称为。

18、为破坏进程循环等待条件，从而防止死锁，通常采用的方法是把系统中所有资源类进行__________，当任何一个进程申请两个以上资源时，总是要求按对应资源号__________次序申请这些资源。

19、在响应比更高者优先的作业调度算法中，当各个作业等待时间相同时，计算
__________的作业将得到优先调度
20、主存储器与外围设备之间的__________操作称为输入输出操作。

三、判断题
21、大多数虚拟系统采用OPT（）
22、由于现代操作系统提供了程序共享的功能，所以要求被共享的程序必须是可再入程序. （）
23、有m个进程的操作系统出现死锁时，死锁进程的个数为1<k<m. （）
24、优先数是进程调度的重要依据，优先数大的进程首先被调度运行：（）
25、对文件进行读写前，要先打开文件. （）
26、所有进程都进入等待状态时，系统陷入死锁. （）
27、在内存为M的分时系统中，当注册的用户有N个时，每个用户拥有M/N的内存空间. （）
28、存储保护的目的是限制内存的分配. （）
29、在文件系统中，打开文件是指创建一个文件控制块. （）
30、同一文件系统中不允许文件同名，否则会引起混乱. （）
31、实时系统中的作业周转时间有严格的限制. （）
32、用户程序有时也可以在核心态下运行. （）
四、名词解释题
33、分时：
34、软中断：
35、异常：
36、目录文件：
37、当前目录：
38、周转时间：
五、简答题
39、虚拟存储器的基本特征是什么？虚拟存储器的容量主要受到哪两方面的限制？
40、什么是设备独立性，它是如何实现的？
41、试比较进程调度与作业调度的不同点。

42、目前操作系统采用的目录结构是什么？它具有什么优点？
43、什么是动态重定位？如何实现？
44、试说明和比较几种文件共享的方法绕弯路法？
六、综合题
45、试分别说明操作系统与硬件、操作系统与其他系统软件之间的关系，并画出操作系，统的层次关系。

46、某文件系统空间的最大容量为4TB（ITB=2*B），以磁盘块为基本分配单位，磁盘块大小为IKB。

文件控制块（FCB）包含一个512B的索引表区。

请回答以下问题：
1）假设索引表区仅采用直接索引结构，索引表区存放文件占用的磁盘块号。

索引表项中块号最少占多少字节？可支持的单个文件最大长度是多少字节？
2）假设索引表区采用如下结构：第0~7B采用<起始块号，块数>格式表示文件创建时预分配的连续存储空间，其中起始块号占6B，块数占2B；剩余504B采用直接索引结构，一个索引项占6B，则可支持的单个文件最大长度是多少字节？为了使单个文件的长度达到最大，请指出起始块号和块数分别所占字节数的合理值并说明理由。

47、请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容见表，页面大小为4KB，一次内存的访问时间是100ns，一次快表（TLB）的访问时间是10ns，处理一次缺页的平均时间为10ns（已含更新TLB和页表的时间），进程的驻留集大小固定为2，采用最近最少使用置换算法（LRU）和局部淘汰策略。

假设①TLB 初始为空。

②地址转换时先访问TLB.若TLB术命中，再访向页表（忽略访问页表之后的TLB更新时间）。

③有效位为0表示页面不在内存，产生缺页中断，缺页中断处理后，返回到
产生缺页中断的指令处重新执行。

设虚地址访问序列2362H、1565H、25ASH，请问：
1）依次访问上述3个虚地址，各需多少时间？给出计算过程。

2）基于上述访问序列，虚地址1565H的物理地址是多少？请说明理山。

参考答案
一、选择题
1、A
2、D
3、B
4、A
5、C
6、A
7、A
8、C
9、B
10、D
11、A
12、B
二、填空题
13、【答案】说明书
14、【答案】文件、控制、管理
15、【答案】字节
16、【答案】语言、解释程序
17、【答案】块、卷
18、【答案】顺序编号、递增的
19、【答案】时间短
20、【答案】信息传送
三、判断题
21、【答案】：错
22、【答案】：对
23、【答案】：对
24、【答案】：错
25、【答案】：对
26、【答案】：错
27、【答案】：对
28、【答案】：错
29、【答案】：错
30、【答案】：对
31、【答案】：错
32、【答案】：错
四、名词解释题
33、分时：
在分时系统中，分时主要是指若干并发程序对CPU时间的共享。

34、软中断：
又称信号机制，它是在软件层次上对中断机制的一种模拟，其中，信号的发送者相当于中
断源，而接收者（必定是一个进程）相当于cpu。

35、异常：
它是指来自cpu内部的事件或程序执行中的事件引起的中断6程序性中断：是指因错误
地使用指令或数据而引起的中断，用于反映程序执行过程中发现的例外情况，例如，非法
操作码，无效地址、运算溢出，等等。

36、目录文件：
全由目录项构成的文件成为目录文件。

37、当前目录：
为节省文件检索的时间，每个用户可以指定一个目录作为当前工作目录，以后访问文件时，就从这个目录开始向下顺序检索。

这个目录就称作当前目录。

38、周转时间：
是指从作业进入系统开始，到作业退出系统所经历的时间。

五、简答题
39、答：虚拟存储器的基本特征是：①虚拟扩充，即不是物理上而是逻辑上扩充了内存
容量；②部分装入，即每个作业不是全部一次性地装入内存，而是只装入一部分；③离散
分配，即不必占用连续的内存空间，而是"见缝插针"；多次对换，即所需的全部程序和数
据要分成多次调入内存：虚拟存储器的容量主要受到指令中表示地址的字长和外存的容量
的限制.
40、答：设备独立性即应用程序独立于使用的物理设备，在应用程序中使用逻辑设备名称来请求使用某类设备。

系统在执行时，是使用物理设备名称要实现设备独立性必须由设备
独立性软件完成，包括执行所有设备的公有操作软件提供统一的接口，其中逻辑设备到物
理设备的映射是由逻辑设备表LUT完成的
41、答：（1）作业调度是宏观调度，它决定了哪一个作业能进入主存.进程调度是微观调度，它决定各作业中的哪一个进程占有中央处理机.（2）作业调度是选符合条件的收容态
作业装入内存.进程调度是从就绪态进程中选一个占用处理机.
42、答：为了给用户提供对文件的存取控制及保护功能，而按一定规则对系统中的文件名，（亦可包含文件属性）进行组织所形成的表，称为目录表或文件目录。

目前操作系统采用
的目录结构是树型目录结构，它的优点有：有效地提高对目录的检索速度；允许文件重名；便于实现文件共享。

43、答：动态重定位是指在程序执行期间，随着每条指令和数据的访问，自动的、连续的进行映射。

具体实现过程为：当某个进程取得CPU控制权时，OS应负责把该作业程序在主存中的起始地址送入重定位寄存器中之后，每次访问存储器时，重定位寄存区的内容将
被自动加到逻辑地址中区，经这样变换后，执行结果是正确的。

44、答：利用基本文件目录实现文件共享：基于索引节点的共享方法：利用符号链实现文件共享：
六、综合题
45、【解析】
图为计算机系统的层次关系。

操作系统与硬件的关系：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计
算机的硬件资源。

操作系统为用户完成所有与硬件相关的操作，从而极大方便了用户对硬件资源的使用，并提高了硬件资源的利用率。

操作系统与其他系统软件的关系：操作系统是一种特殊的系统软件，其他系
统软件运行在操作系统的基础之上，可获得操作系统提供的大量服务，也就是说，操作系统是其他系统软件与硬件之间的接口。

46、64.【解析】
遇到这种类型的题目，首先要求出系统的总块数，因为总大小为4TB.而ITB=240B，所以总大小为（4×240）B=240B。

每块大小为1KB.即210B。

由此可以得出文件系统，存储空间的总块数为242/210=232块。

要表示这么多块，块号需要32个二进制位、即32/8B=4B，因此索引表项中
的块号最少占4B。

每个索引区为512B.可以存放128个索引表项，而1第一题采用直接索引结构，即每个索引表项指向个磁盘块。

所以，最大文件长度为128×1KB=128KB由此可
以得到1）的答案：
文件系统存储空间共有块数=（4×240）/210=232。

为表示232个块号，索引
表项占32/8B=4B。

512可存放27个索引表项，故最大文件长度=27×210B=217B=128KB。

接下
来分析2）题，题中给出的条件有两个：①0~7B采用另种格式后面内分析。

②剩
余504B采用直接索引结构且索引项占6B。

条件②比较简单，先予以解决。

剩余的504B可以表示504B/6B=84个块（内为是直接索引），所以这部分能
够表示的大小为84KB。

再看前面的8个字节，其中6B为起始块号，2B为块数，由
于块的大小不变，
因此起始块号位数并无影响，只关注这部分能表示多少块即可。

2B共有
2×8=16个：进制位，即可以表示216个块，因此这部分能够表示的大小为
216KB=64MB。

相加即可得到这种方法可支持的单个文件最大长度。

要改变表示的文件大小最大值，只能从前8个字节入手（因为后面的504字节
只能固定表示84KB），而根据之前的分析，块大小不变，只需要让块数增加就可
以扩充文件大小，于是可以将8字节中更多的字节表示块数。

因为4字节就是32位，足够表示空间内所有的块（一共就232块），所以只要有4B表示块数就足够，因此
得到结论：起始块号占4B.块数占4B即可使文件长度达到最大。

于是根据刚才的分
析可以得到2）的答案：
块号占6B，块数占2B的情况下，最大文件长度=（216×210+（504/6）×210）B=64MB+84KB.合理的起始块号和块数所占字节数分别为4、4（1、7或2、6或3、5），因为块数占4B或以上，就可以表示4TB人小的文件长度，达到文件系统的空
间1：无限。

47、【解析】
1）因为每页大小为4KB.页内位移为12位（二进制位）或3位（十六进制位），逻
辑地，址2362H的页号为第一个十六进制位（也可转化为二进制，得0010 0011 0110 0010B，则对应的页号为前4个二进制位），即为2。

通过查询表得知，该页在内存，但初始TLB为空，因此2362H的访问时间为10ns（访问TLB）+100ns
（访问页表）+100ns（访问内存单元）=210ns.
同理，逻辑地址1565H对应的页号为1，查询TLB未命中，之后查询页表发现该页不在内存，出现缺页中断。

缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行，需要访问一次快表。

所以，1565H的访问时间为10ns（访问TLB）
+100ns（访问页表）+108ns（调页）+10ns（访问TLB）+100ns（访问内存单元）=108ns。

逻辑地址25ASH对应的页号为2，该页在内存，TLB命中，所以25A5H的访
问时间=10ns（访问TLB）+100ns（访问内存单元）=110ns。

2）1565H对应的物理地址是101565H。

在1）中，当访问1565H产生缺页
中断时，内存中已经有2页达到驻留集大小上限，应选出-页换出，由于在之前访
问过2362H地址，2号页面刚被访问，因此根据LRU算法，淘汰0号页面，即页框
号为101H的页面，因此换入的，1号页面的页框号为101H，所以虚地址：1565H
的物理地址为页框号101H与页内位移565H的组合，即101565H。